DE1958618A1 - Low voltage coupling electronics - Google Patents

Description

North American Rockwell Corporation, ί?1 Segundo, Calif/USANorth American Rockwell Corporation, ί? 1 Segundo, Calif / USA

N i fderspaimungs-KoppIurigstiiektronikN i fderspaimungs-KoppIurigstiiektronik

Di·* ti-i'indun«; bezieht sich auf tsine Schaltung, vorzugsweise einen MUS—SchaltkruI β, die sinh durch entsprechende Vorspannung zur Einkopplung von opaiiiiungasigtulen relativ geringer Größo in andore Schaltungen, vorzugsweise ebenfalls MOS-Schaltkreise, eignet» Di · * ti-i'indun «; refers to tsine circuit, preferably a MUS-SchaltkruI β, the sinh by appropriate bias voltage for coupling opaiiiiungasigtulen relatively low Größo in Andore circuits also preferably MOS circuits, suitable "

In .Schaltungen, bo i φ Li? Iswn i se eines MUS »Computers, angeordnete MOS-fcl'imente benötigen zur gegenseitigen. Kopplung SpanntmgaHignaJ e relativ großer Amplitude ( 10 - 15 V") . Der Bnerßieliedarf■ Lst dom tiuadrat der Signnlspannung proportional, so daß infolge der hohen Spannung ein beträchtliches Gi'undrauschen in das ^ ys tont kommt«In .circuits, bo i φ Li? Iswn i se a MUS »computer, arranged MOS-fcl'imente need for mutual. Coupling SpanntmgaHignaJ e relatively large amplitude (10-15 V "). The Bnerßieliedarf ■ If dom tiuadrat is proportional to the signal voltage, so that due to the high voltage there is considerable noise in the ^ ys tont comes "

0 Ü Ö Β 2 7 / Ί 7 1 2 ' ^BAD ORIGINAL0 Ü Ö Β 2 7 / Ί 7 1 2 ' ^BAD ORIGINAL

ßs ist deshalb eine Kopplungseiektronik anzustreben, die die Kopplung der MO5-Anordnungen mittels Signalen geringer Spannung erlaubt. Dies wird durch, die Erfindung erreicht.ßs therefore a coupling electronics should be aimed at, which the Coupling of the MO5 arrays using low voltage signals permitted. This is achieved by the invention.

Die Erfindung umfaßt im Prinzip' ein Eingangs-MOS-Element, dessen Schalt- oder Steuerelektrode eine geringfügig über einem Schwellwert liegende Vorspannung aufweist. Infolgedessen läßt sich das Eingangselement durch relativ kleine Spannungen einschalten, die kleiner als die Vorspannung sind. Anders ausgedrückt, darf die Zusatzspannung oder Vorspannung kein absolutes Potential besitzen, das größer ist als die maximale (absolute) Amplitude eines Eingangssignales geringer Größe. Wenn das Eingangssignal von annähernd Massepotential auf negatives Potential wechselt, darf die Zusatzepannung nicht negativer sein als das maximale negative Niveau des Eingangssignales. ¥enn das Signal zwischen annähernd Massepotential und einem positiven Potential wechselt, so darf die Zusatzspannung nicht positiver sein als die maximale positive Größe des Eingangssignales.The invention basically comprises' an input MOS element, whose switching or control electrode is slightly over has a threshold bias. Consequently the input element can be controlled by relatively small voltages switch on that are less than the preload. In other words, the additional tension or pre-tension may be used do not have an absolute potential that is greater than the maximum (absolute) amplitude of an input signal that is less Size. If the input signal changes from approximately ground potential to negative potential, the additional voltage may not be more negative than the maximum negative level of the input signal. If the signal is between approximately ground potential and a positive potential changes, the additional voltage must not be more positive than the maximum positive Size of the input signal.

Das Eingangselement ist mit einem Ausgangs-MÜS-Eleraent in Reihe gesdaltefc, das als Widerstand arbeitet und mit einer Ausgangselektrode an das Eingangselement angeschlossen ist. Bei eingeschaltetem Eingangseiernent fällt praktisch die ganze Spannung der Spannungsquelle am Ausgangs-MOS-Element ab, so daß der Ausgangsanschluß annähernd an Masse liegt. Bei abgeschaltetem Eingangselement steht am Ausgangsanschluß eine nutzbare Ausgangsspannung an.The input element has an output MÜS element in Series gesdaltefc that works as a resistor and with one Output electrode is connected to the input element. When the entrance egg is switched on, practically the whole thing falls Voltage of the voltage source at the output MOS element, so that the output terminal is approximately at ground. When switched off The input element is at the output connection one usable output voltage.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Transistor zur Verstärkung des durch das Eingangselement fließenden Stromes zwischen die MOS-Elemente geschaltet, wodurch sich das Eingangselement sehr klein ausführen läßt. Das heißt mit anderen Worten, daß man durch die Verwendung eines Transistors erreichen kann, daß die Elemente unterschiedliche elektrische Eigenschaften aufweisen, obgleich sie die gleichen Abmessungen besitzen. Ohne die Verwendung des Transistors müßte ein Element erheblich größer sein als das andere.In a preferred embodiment, a transistor is used Amplification of the current flowing through the input element is connected between the MOS elements, whereby the input element can run very small. In other words, by using a transistor, the elements can have different electrical Have properties although they have the same dimensions. Without the use of the transistor there would have to be an element be considerably larger than the other.

009827/1712 ^d crkW009827/1712 ^ d crkW

Eine Spannung«teHerschaltung arbeitet mit einem Transistor zum Verstärken des durch einen MOS-Viderstand fließenden Stromes, wodurch die Vorspannung auf einem konstanten Wert gehalten wird, der geringfügig über einem Schwellwert liegt.A voltage circuit works with a transistor to amplify the flowing through a MOS resistor Current, whereby the bias voltage is kept at a constant value, which is slightly above a threshold value.

Somit wird durch die Erfindung ein Schaltkreis geschaffen, durch den sich Signalspannungen geringer Größe in andere Schaltkreise einkoppeln lassen. Bei der erfindungsgemäßen MOS-Kopplungselektronik sind MOS-Elemente zur Erzeugung eines relativ großen Ausgangesignales als Funktion eines relativ niedrigen Eingangssignales und einer Vorspannung in eine Vorspannungsschaltung gelegt.Thus, the invention provides a circuit through which signal voltages of small magnitudes in others Let circuits couple. In the inventive MOS coupling electronics are MOS elements for generating a relatively large output signal as a function of a relatively low input signal and a bias is placed in a bias circuit.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. Darin zeigt:Further details of the invention emerge from the drawing. It shows:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines MOS-Schaltkreises, der auf relativ kleine Spannungssignale zur Kopplung von Schaltkreisen mit MOS-Elerne ntβη anspricht,Fig. 1 shows an embodiment of a MOS circuit based on responds to relatively small voltage signals for coupling circuits with MOS elements ntβη,

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Niedrigspannungs-MOS-Schaltkreiees mit einer aus MOS-Widerständen gebildeten Vorspannungsschaltung,2 shows a preferred embodiment of a low-voltage MOS circuit with a bias circuit formed from MOS resistors,

Fig. 3 eine Weiterentwicklung der Ausführungafora nach Fig. mit einem zweiten MOS-Element, das zwischen eine Spannungsquelle und ein Eingangs-MOS-Element geschaltet ist und di· Schaltzeit des Ausgange· verbessert, und3 shows a further development of the afora embodiment according to FIG. with a second MOS element which is connected between a voltage source and an input MOS element is and the · switching time of the output · improved, and

Flg. k «ine Variant· der Ausführung·form nach Fig. 1.Flg. k "ine · Variant execution · form of FIG. 1.

In Fig. 1 erkennt itn eine MOS-Kopplungsschaltung 1 mit einem Eingangs-MOS-El*m*nt 2, dessen Quellenelektrode 3 «it einem Eingang«anschIuO k und ά····η Abzugselektrod« 5 mit «ine« AusfaBfsanschluß 6 verbunden iet. AuB«rd«aeicht dl« Abxugsel*ktr«4e 5 alt der Aban*·elektrode 7 «la·· NOS-Eleaent·· 8 In V«r%indun(.In FIG. 1, itn recognizes a MOS coupling circuit 1 with an input MOS-El * m * nt 2, the source electrode 3 of which has an input "connection k and an extraction electrode" 5 with an output connection 6 connected iet. AuB «rd« aeicht dl «Abxugsel * ktr« 4e 5 old of the Aban * electrode 7 «la ·· NOS-Eleaent ·· 8 In V« r% indun (.

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Die Quellenelektrode 9 des MOS-Elementes 8 1st mit der Spannungsquelle verbunden (-V), während seine Steuerelektrode 10 an einer Signalquelle liegt, angedeutet durch 0, die das . Element au bestimmten Zeitpunkten einschaltet.The source electrode 9 of the MOS element 8 is connected to the voltage source (-V), while its control electrode 10 is connected to a signal source, indicated by 0, which is the. Switches the element on at certain times.

Die Steuerelektrode Π des MOS-Elementes 2 ist mit der Vorspannungsquelle 12 verbunden, um die Steuerelektrode 11 bis etwas oberhalb der Schwellspannung (V,) des Elementes 2 vorzuspannen. Die Vorspannungsquelle 12 kann eine Vorspannung von beispielsweise V + 2V. liefern. Die Spannung V. kann durch den Spannungsabfall von Dioden gebildet werden, damit die Vorspannung an der Steuerelektrode 11 die Schwellspannung überschreitet, so daß, wenn das Eingangskopplungssignal kleiner ist als die Spannung 2V., das Element 2 eingeschaltet w ird.The control electrode Π of the MOS element 2 is connected to the bias source 12 connected in order to bias the control electrode 11 to slightly above the threshold voltage (V 1) of the element 2. The bias voltage source 12 can have a bias voltage of, for example, V + 2V. deliver. The voltage V. can are formed by the voltage drop of diodes, so that the bias voltage on the control electrode 11 the threshold voltage exceeds so that when the input coupling signal is less than the voltage 2V., element 2 is switched on.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sei angenommen, daß das Element 2 wesentlich größer ist als das Element 8, s οd aß der Widerstand des Elementes 2 beträchtlicher kleiner ist als der Widerstand des Elementes 8. Xn einer Ausführungsform kann das Widerstandsverhältnis i60 : 1 betragen. Die Bedeutung des Widers tandsvexhältnisses wird im folgenden Abschnitt erläutert.In the embodiment of FIG. 1 it is assumed that the Element 2 is much larger than element 8, s οd ate the Resistance of element 2 is considerably less than the resistance of element 8. In one embodiment, this can Resistance ratio i60: 1. The meaning of the resistance relationship is explained in the following section.

Wenn die Eingangsspannung kleiner ist als die zusätzliche Vorspannung an der Steuerelektrode des Elementes 2, wird dieses eingeschaltet und der Ausgangsansehluß 6 liegt annähernd an Masse. Angenommen sei, daß das Signal 0 ansteht, so daß das Element 8 ebenfalls eingeschaltet ist. Da der Widerstand des Elementes 2 wesentlich kleiner ist als derjenige des Elementes 8, fällt praktisch die ganze Spannung am Element 8 ab, so daß der Ausgang annähernd an Masse liegt.When the input voltage is less than the additional Bias on the control electrode of the element 2 is this switched on and the output terminal 6 is approximately in bulk. It is assumed that the signal 0 is present, so that the element 8 is also switched on. Because the resistance of element 2 is much smaller than that of element 8, practically all of the tension on the element falls 8 so that the output is approximately at ground.

Wenn dagegen die Eingangsspannung größer ist als die zusätzliche Vorspannung an der Steuerelektrode 11, so wird das Element 2 abgeschaltet und am Ausgang 6 liegt die Quellenspannung -V, wenn das Signal der Quelle 0 um einen Schwell-If, on the other hand, the input voltage is greater than the additional bias voltage at the control electrode 11, the element 2 is switched off and the source voltage -V is at the output 6, if the signal from the source 0 increases by a threshold

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wert größer ist als -V. Andernfalls würde die Ausgangsspannung durcjx den Betrag der S_chwellspannung für das MOS-Element 8 reduziert werden.value is greater than -V. Otherwise the output voltage would durcjx the amount of S _c hwellspannung for the MOS device to be reduced. 8

Die Schaltung nach Fig. 1 kann auch in einer anderen als der oben beschriebenen Art betrieben werden, wodurch die Notwendigkeit der ¥iderstandsauftei lung der MOS-Elemente entfällt. Beispielsweise wird der Kondensator 13 auf annähernd -V aufgeladen. Der Kondensator 14, der mit dem Eingangsanschluß verbunden ist, wird auf die gleiche Weise auf eine Spannung aufgeladen, um das MOS-Element 2 abzuschalten. Der Kondensator kann beispielsweise auf -3 V geladen werden. Nach Aufladung beider Kondensatoren wird 0 abgeschaltet, wodurch der Eingangsanschluß auf Hassepotential entladen wird. Infolgedessen wird das MOS-Element 2 wieder eingeschaltet und der Kondensator 3 nach Masse entladen. Falls der Kondensator 14 nicht mit Masse verbunden ist, bleibt die Spannung der Kondensatoren ungeändert. Dadurch weist die Ausgangsspannung, unabhängig vom Widerstandsverhältnis der MOS-Elemente einen Spannungswert auf, der etwa gleich -V oder Massepotential entspricht, als Funktion der Ladung des Kondensators 14.The circuit according to FIG. 1 can also be operated in a manner other than that described above, which eliminates the need for the resistance division of the MOS elements. For example, the capacitor 13 is charged to approximately -V. The capacitor 14 connected to the input terminal is charged to a voltage in the same way to turn off the MOS element 2. The capacitor can be charged to -3V, for example. After both capacitors have been charged, 0 is switched off, as a result of which the input connection is discharged to hate potential. As a result, the MOS element 2 is switched on again and the capacitor 3 is discharged to ground. If the capacitor 14 is not connected to ground, the voltage of the capacitors remains unchanged. As a result, regardless of the resistance ratio of the MOS elements, the output voltage has a voltage value which corresponds approximately to -V or ground potential, as a function of the charge of the capacitor 14.

Dadurch wird bei kleinen Signalen, von etwa Massepotential oder weniger als 2V, das Element 2 eingeschaltet, so daß der Ausgang an Masse liegt. Wenn das Signal größer als 2V. ist, beispielsweise -3 V, geht der Ausgang auf ca. -V, so daß sich die Schaltung ohne weiteres als Kopplungsschaltung für Eingangssignale relativ niedriger Spannung eignet.As a result, the element 2 is switched on for small signals, approximately ground potential or less than 2V, so that the Output is connected to ground. When the signal is greater than 2V. is, for example -3 V, the output goes to about -V, so that the circuit can easily be used as a coupling circuit for Relatively low voltage input signals.

Die Vorspannung kann von jeder geeigneten Quelle abgeleitet werden, beispielsweise von der Stromversorgung, wird aber vorzugsweise von einer vorgespannten Schaltung nach Fig. 2 geliefert. Aus praktischen Gründen sind Stromversorgungen unerwünscht, da die Schwellspannungen der MOS-Elemente je nach Trägermaterial schwankt. Dadurch würde somit eine einstellbare Stromversorgung bzw. eine Vielzahl von Stromver-The bias voltage can be derived from any suitable source, such as the power supply, but will preferably supplied by a biased circuit as shown in FIG. For convenience, power supplies are undesirable, since the threshold voltages of the MOS elements depending varies depending on the carrier material. This would thus be an adjustable Power supply or a variety of power

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sorgungen, erforderlich. Durch Verwendung eines Schaltungsnqtzes nach Pig· 2, bei dem die das Schaltungsnetzwerk bildenden Elemente im gleichen Trägermaterial oder in der gleichen Schaltungsplatte hergestellt werden, wie die die Schaltung ausgleichenden Elemente, werden keine Einstellungen benötigt. Das Schaltungsnetz läßt eich zum Vorspannen aller 'Kopplungsschaltungen einer Trägerplatte verwenden.provisions, required. By using a circuit method according to Pig · 2, in which the elements forming the circuit network are produced in the same carrier material or in the same circuit board as the elements compensating for the circuit, no adjustments are required. The circuit network can eich be used to bias all 'coupling circuits of a carrier plate.

Es wurde schon darauf hingewiesen , daß die beschriebenen und in den Figuren gezeigten MOS-Elemente P-leitende Elemente sind, wenn auch die Erfindung nicht auf solche Elemente beschränkt ist· N-leitende Elemente liegen ebenfalls im Rahmen der Erfindung. Die beiden Halbleiterarten lassen sich durch entsprechende Umpolung der Spannungsanschlüsse gegeneinander vertauschen.It has already been pointed out that the MOS elements described and shown in the figures have P-type elements are, although the invention is not limited to such elements · N-conductive elements are also within the scope the invention. The two types of semiconductors can pass Corresponding polarity reversal of the voltage connections against each other swap.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der die MOS-Elemente der Schaltung in einem Trägermaterial (chip) mit annähernd gleichen physikalischen Eigenschaften hergestellt sind.Fig. 2 shows a preferred embodiment of the invention, in which the MOS elements of the circuit in a carrier material (chip) with approximately the same physical properties are made.

Das Eingangs-MOS-Element 20 besitzt eine Quellenelektrode 21, angeschlossen an den Eingangs anSchluß 22, eine Steuerelektrode 23, angeschlossen an das Vorspannungsschaltungsnetz Zh und eine Ausgangselektrode 25, angeschlossen an die Basiselektrode 26 des NPN-Transistors 27» der als Emitterfolger geschaltet ist. Die Kollektorelektrode 28 des Transistors 27 liegt an Masse, während seine Emitterelektrode 29 mit dem Ausgangsanschluß 30 und der Ausgangselektrode 31 des MOS-Elementes 32 verbunden ist. Die Steuerelektrode 33 und die Eingangselektrode 3^· des MOS-Elementes 32 sind mit der Spannungs quelle -V verbunden. Der Kondensator 5^ ist zwischen den Ausgangsanschluß 30 und Masse geschaltet und speichert das an der Ausgangs elektrode auftretende Potential. Der Kondensator 15 liegt an der Ausgangselektrode 25 des MOS-Elementes 20. Der Kondensator repräsentiert die der Ausgangselektrode des MOS» Elementes 20 zugeordnete! eingeprägte Kapazität.The input MOS element 20 has a source electrode 21 connected to the input terminal 22, a control electrode 23 connected to the bias circuit network Zh and an output electrode 25 connected to the base electrode 26 of the NPN transistor 27 which is connected as an emitter follower. The collector electrode 28 of the transistor 27 is connected to ground, while its emitter electrode 29 is connected to the output terminal 30 and the output electrode 31 of the MOS element 32. The control electrode 33 and the input electrode 3 ^ · of the MOS element 32 are connected to the voltage source -V. The capacitor 5 ^ is connected between the output terminal 30 and ground and stores the potential occurring at the output electrode. The capacitor 15 is connected to the output electrode 25 of the MOS element 20. The capacitor represents the one assigned to the output electrode of the MOS element 20! impressed capacity.

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Dae Vorspannungssehaltungsnetz Zk enthält ein MOS-Element 35, dessen Eingangeelektrode 36 und Steuerelektrode 37 mit der Spannungsquelle -V verbunden sind, und dessen Ausgangselektrode 33 &n die Steuerelektrode 23 des Elementes 20 und den Kathodenanschluß der Diode 39 des Schaltungsnetzes gelegt ist. Der Anodenanschluß der Diode 39 liegt am Emitter ^O des Transistors 4i, der als Emitterfolger geschaltet ist. Der Kollektor kZ des Transistors kl liegt an Masse. Die Eingangselektrode kk und die Steuerelektrode k5 des MOS-Elementes k6 stehen mit der Basis k3 des Transistors k"\ in Verbindung. Die Auegangselektrode kj des Elementes liegt elektrisch an Masse.The bias circuit network Zk contains a MOS element 35, the input electrode 36 and control electrode 37 of which are connected to the voltage source -V and the output electrode 33 & n of which is the control electrode 23 of the element 20 and the cathode connection of the diode 39 of the circuit network. The anode connection of the diode 39 is connected to the emitter ^ O of the transistor 4i, which is connected as an emitter follower. The collector kZ of the transistor kl is connected to ground. The input electrode kk and the control electrode k5 of the MOS element k6 are connected to the base k3 of the transistor k "\ . The output electrode kj of the element is electrically connected to ground.

Die MOS-Elemente des Vorspannungseehaltungsnetzes Zk arbeit en als Widerstände und liefern eine Vorspannung -(V. + 2V.). Die Spannung an der Steuerelektrode 23 des MOS-Elementes 20 wird infolge der Schaltung des MOS-Elementes k6 im Stromkreis auf einer annähernd konstanten Vorspannung gehalten.The MOS elements of the biasing network Zk work as resistors and provide a bias voltage - (V. + 2V.). The voltage at the control electrode 23 of the MOS element 20 is kept at an approximately constant bias voltage as a result of the switching of the MOS element k6 in the circuit.

Die Ausgangselektrode kl liegt an Masse, während die zugehörige Steuerelektrode mit der Eingangselektrode kk verbunden ist, so daß bei geringer Stromstärke im Element die Eingangsspannung etwa V. (ein Schwellwert) beträgt.The output electrode kl is connected to ground, while the associated control electrode is connected to the input electrode kk , so that when the current in the element is low, the input voltage is about V. (a threshold value).

Zur Herabsetzung der Stromstärke ist der Transistor k3 als Emitterfolger geschaltet. Die Basis k\ des Transistors steht ■it der Schwellspannung des MOS-Elementes k6 in Verbindung und der Emitter kO ist über die Diode 39 an das MOS-Element 35 angeschlossen. Infolgedessen fließt nur i//3 der Stromstärke im MOS-Eleaent 35 durch das MOS-Element k6 und die Ausgangselektrode 38 des MOS-Elementes 35 wird auf einer negativen Spannung von ca· V + 2V. gehalten.To reduce the current intensity, the transistor k3 is connected as an emitter follower. The base k \ of the transistor is connected to the threshold voltage of the MOS element k6 and the emitter kO is connected to the MOS element 35 via the diode 39. As a result, only i // 3 of the current intensity in the MOS element 35 flows through the MOS element k6 and the output electrode 38 of the MOS element 35 is at a negative voltage of approx. V + 2V. held.

Bei der gezeigten Vorspannungsanordnung kann ein relativ kleines Spannungssignal von ca. 3 Volt Amplitude als Kopplungssignal dienen. Das heißt mit anderen Worten, daß lediglich eine Amplitude von 3 VoIi;, vom Signal erreicht werden muß,In the case of the pre-tensioning arrangement shown, a relative A small voltage signal of approx. 3 volts amplitude serves as a coupling signal. In other words, the signal only needs to reach an amplitude of 3 VoIi;

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um die MOS-Schaltung mit anderen Schaltungen koppeln zu können, die eine relativ höhere Spannung -V vonbeispfelsweise -15 Volt erfordern.to be able to couple the MOS circuit with other circuits, which have a relatively higher voltage -V of an example Require -15 volts.

Wenn die Eingangselektrode 21 des Elementes 20 mit Masse verbunden ist, ist das Element 20 eingeschaltet, so daß es einen kleinen Strom führt. Der Strom wird infolge der Verstärkung (a) des Transistors 27 vervielfacht, so daß die Ausgangselektrode 31 des MOS-Elementes 32 nach Masse geht. Der Ausgangsanschluß 30 liegt ebenfalls annähernd an Masse, da er mit der Ausgangselektrode 31 verbunden ist.When the input electrode 21 of the element 20 is connected to ground is, the element 20 is turned on so that it carries a small current. The current is due to the amplification (a) of the transistor 27 multiplied so that the output electrode 31 of the MOS element 32 goes to ground. The output terminal 30 is also approximately to ground, since it is connected to the Output electrode 31 is connected.

Wenn die Ausgangselektrode 21 des Elementes 20 mit einer Eingangs spannung beaufschlagt ist, die größer, d.h. negativer ist als die zusätzliche Vorspannung (-2V.), so ist das Element 20 abgeschaltet. Infolgedessen geht der Auegangsanschluß auf ein nutzbares MOS-Signal, über das MOS-Element 32.If the output electrode 21 of the element 20 with an input voltage is applied, which is greater, i.e. more negative is than the additional bias voltage (-2V.), the element 20 is switched off. As a result, the output connection goes to a usable MOS signal via the MOS element 32.

Fig. 3 zeigt eine weitere Variante der Ausführungsform nach Fig. 2. Wenn das Element 20 durch die Eingangsspannung abgesc hai tob wird, so daß sein Ausgang wechselt, d.h. von etwa Massepotential auf eine Spannung von ca. -V geht, muß die eingeprägte Kapazität 15 über den Transistor 27 aufgeladen werden, bevor der Ausgang -V erreicht. Da der Kondensator über die Basis des Transistors nur sehr langsam aufgeladen wird, ist eine schnellere Aufladung erwünscht. Das MOS-Element 50 verringert diese Ladezeit, indem es einen Ladeweg von -V zum Kondensator 15 herstellt. Die Steuerelektrode 51 und die Eingangselektrode 52 stehen mit der Spannung -V in Verbindung. Die Ausgangselektrode 53 ist an die Basis 26 des Transistors und an den Kondensator 15 angeschlossen. Das Element 50 besitzt einen relativ großen Widerstand, so daß der Strom ausreichend reduziert wird, wenn der Kondensator ■ 15 nicht geladen wird.Fig. 3 shows a further variant of the embodiment according to Fig. 2. When element 20 is cut off by the input voltage so that its output changes, i.e. from about Ground potential goes to a voltage of approximately -V, the impressed capacitance 15 must be charged via the transistor 27 before the output reaches -V. Because the capacitor is charged very slowly through the base of the transistor faster charging is desirable. The MOS element 50 reduces this charging time by providing a charging path from -V to capacitor 15 manufactures. The control electrode 51 and the input electrode 52 have the voltage -V in Link. The output electrode 53 is connected to the base 26 of the transistor and to the capacitor 15. That Element 50 has a relatively large resistance, so that the current is reduced sufficiently when the capacitor ■ 15 is not charged.

Fig. k zeigt eine Abwandlung des Systems nach Fig. 1, wobei die MOS-Elemente 55 bis 59 an die Stelle des MOS-ElementesFIG. K shows a modification of the system according to FIG. 1, wherein the MOS elements 55 to 59 take the place of the MOS element

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in Fig. 1 getreten sind, wodurch eine nicht umkehrende Logikschaltung, eine Und-Schaltung gebildet wird. Selbstverständlich lassen sich auch andere nicht umkehrende Schaltfunktionen durch entsprechende Verbindung der MOS-Elemente erzielen. Die Eingangsanschlüsse 60 bis 6k stehen mit Signalquellen relativ kleiner Spannung in Verbindung, wie dies schon bei Fig. 1 erwähnt wurde. Die Vorspannungsquelle 12¹ liegt an jedem der MOS-Elemente und liefert eine Vorspannung, die über dem Schwellwert der MOS-Elemente liegt. Diese zusätzliche Spannung is t nicht größer als die maximale Spannungsamplitude der Eingangssignale. Die Ausgangselektrode (nicht gezeigt) der MOS-Elemente ist an einem gemeinsamen Punkt mit dem MOS-Element 8¹ und dem Ausgangsanschluß 6' verbunden. Sobald eines der Elemente eingeschaltet wird, geht der Ausgangsanschluß etwa auf das Potential des kleinen Eingangssignales-Sind alle Elemente abgeschaltet, so liegt am Ausgang die relativ hohe Spannung -V.in Fig. 1, whereby a non-inverting logic circuit, an AND circuit is formed. Of course, other non-reversing switching functions can also be achieved by connecting the MOS elements accordingly. The input connections 60 to 6k are connected to signal sources of relatively low voltage, as was already mentioned in connection with FIG. 1. The bias voltage source 12 ¹ is applied to each of the MOS elements and supplies a bias voltage which is above the threshold value of the MOS elements. This additional voltage is not greater than the maximum voltage amplitude of the input signals. The output electrode (not shown) of the MOS elements is connected at a common point to the MOS element 8 ¹ and the output terminal 6 '. As soon as one of the elements is switched on, the output connection goes approximately to the potential of the small input signal. If all elements are switched off, the relatively high voltage -V is present at the output.

Erwähnt sei noch, daß sich anstelle der erwähnten MOS-Schaltelemente auch MNS- und MNOS-Elemente sowie weitere verstärkende Feldeffektelemente verwenden lassen.It should also be mentioned that instead of the aforementioned MOS switching elements also MNS and MNOS elements and other reinforcing elements Let field effect elements be used.

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Claims (1)

PatentansprücheClaims Kopplungsschaltung zur Umwandlung von Eingangssignalen geringer Spannung, gekennzeichnet durch ein erstes Schaltelement mit an Ein- und Ausgangsanschlüsse entsprechend angeschlossenen Ein- und Ausgangselektroden sowie mit einer Steuerelektrode, durch an die Steuerelektrode angeschlossene Mittel zum derartigen Vorspannen des ersten Schaltelementes, daß dieses in Funktion der Eingangssignalgröße einschaltbar ist, wobei die Vorspannung größer ist als die Schwellspannung des ersten Schaltelementes, aber nicht größer als die Eingangssignalgröße, und durch Mittel zum Einstellen des Ausgangsanschlussee auf eine relativ hohe Spannung, wenn die Eingangssignalgröße mindestens gleich der Vorspannung ist.Coupling circuit for converting input signals low voltage, characterized by a first switching element with corresponding input and output connections connected input and output electrodes as well as with a control electrode, by means connected to the control electrode for such biasing the first Switching element that this can be switched on as a function of the input signal size, the bias voltage is greater than the threshold voltage of the first switching element, but not greater than the input signal size, and by means for adjusting the output port to a relatively high voltage when the input signal magnitude is at least equal to the bias voltage. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Einstellen des Ausgangsanschlusses ein zweites Schaltelement aufweist, das mit einer ersten Elektrode an Spannung liegt und mit einer zweiten Elektrode an den Ausgangsanschluß angeschlossen ist, das, ferner eine Steuerelektrode aufweist und Mittel zum Aussteuern der Steuerelektrode zum Schalten des zweiten Schaltelementes mindestens während der Zeit, in der die Eingangssignalgröße mindestens gleich der Zusatzspannung ist.Circuit according to Claim 1, characterized in that the means for adjusting the output terminal comprises a second switching element which is connected to a first Electrode is connected to voltage and a second electrode is connected to the output terminal, which, furthermore has a control electrode and means for modulating the control electrode for switching the second Switching element at least during the time in which the input signal size is at least equal to the additional voltage is. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker zwischen die Ausgangselektrode des ersten Elementes und den Ausgangsanschluß geschaltet ist, der den Strom durch das erste Element verstärkt und den wirksamen Widerstand des ersten Elementes gegenüber dem zweiten Element herabsetzt.3. Circuit according to claim 2, characterized in that an amplifier is connected between the output electrode of the first element and the output terminal, the increases the current through the first element and the effective resistance of the first element to the second Element degrades. k. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement einen Widerstand aufweist, der k. Circuit according to Claim 2 or 3 »characterized in that the first switching element has a resistor which - 10 -- 10 - 009827/1712009827/1712 wesentlich kleiner ist als der Widerstand des zweiten Schaltelementeβ, so daß ein am ersten und zweiten Schaltelement liegendes Potential im wesentlichen am zweiten Schaltelement abfällt, wenn das erste Schaltelement eingeschaltet 1st.is much smaller than the resistance of the second Switching elements β, so that a potential lying on the first and second switching element is essentially on the second Switching element drops out when the first switching element is switched on. 5« Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis k, gekennzeichnet durch ein drittes Schaltelement mit relativ hohem Widerstand, das zwischen die Spannung und die eingeprägte Kapazität der Ausgangselektrode des ersten Schaltelementes gelegt ist und einen Ladestrom für die eingeprägte Kapazität bewirkt, wenn das erste Schaltelement abgeschaltet ist, wodurch die zum Ändern der Ausgangsspannung von einem relativ niedrigen Wert auf einen relativ hohen Wert erforderliche Zeitspanne verringeret wird.5 «Circuit according to one of claims 2 to k, characterized by a third switching element with a relatively high resistance, which is placed between the voltage and the impressed capacitance of the output electrode of the first switching element and causes a charging current for the impressed capacitance when the first switching element is switched off thereby reducing the time required to change the output voltage from a relatively low value to a relatively high value. 6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mitteln/eines Spannungsniveaus, wobei das Vorspannungen!ttel ein erstes MOS-Widerstandselement aufweist, das zwischen die Spannung und die erste Steuerelektrode geschaltet 1st, und ein zweites MOS-Widerstandsd.ement, das »wischen die erste Steuerelektrode und Masse geschaltet ist und die Spannung an der ersten Steuerelektrode auf die Vorspannung begrenzt, die geringfügig über der Schwellspannung des ersten Schaltelementes liegt.6. Circuit according to one of the preceding claims, characterized by averaging / a voltage level, wherein the Bias voltages have a first MOS resistance element, which is connected between the voltage and the first control electrode, and a second MOS resistance element, which between the first control electrode and ground is switched and the voltage at the first control electrode is limited to the bias voltage, which is slightly above the threshold voltage of the first switching element lies. 7. Schaltung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen zwischen d*as zweite Widerstands element und die erste Steuerelektrode geschalteten Verstärker zum Verstärken des Stromes des zweiten Widerstandselementes, um dadurch die Spannung an der Steuerelektrode auf einer Spannung zu halten, die geringfügig über der Schwellspannung liegt, und um einen relativ kleinen Strom durch das zweite Widerstandselement fließen zu lassen.7. A circuit according to claim 6, characterized by one between the second resistance element and the first Control electrode-switched amplifier for amplifying the current of the second resistance element in order to thereby to keep the voltage at the control electrode at a voltage that is slightly above the threshold voltage, and to allow a relatively small current to flow through the second resistance element. *) zur Lieferung*) for delivery - 1 1 -- 1 1 - 00982^/1700982 ^ / 17 8. Schaltung nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch eine Diode, die zwischen die erste Steuerelektrode und den Ausgang des Verstärkers geschaltet ist und die Vorspannung an der Steuerelektrode um den Zusatzwert erhöht«8. A circuit according to claim 7 »characterized by a diode, which is connected between the first control electrode and the output of the amplifier and the bias voltage at the Control electrode increased by the additional value « 9- Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere der zuerst genannten Schaltelemente, wobei jedes der Elemente mit einer Ausgangselektrode an den Ausgangsanschiuß angeschlossen ist und wobei jedes Element eine getrennte Eingangselektrode und Steuerelektroden aufweist, und wobei das an die erste Steuerelektrode angeschlossene Mittel auch mit sämtlichen Steuerelektroden der Schaltelemente verbunden ist, um die Schaltelemente vorzuspannen, derart, daß eine Einschaltung erfolgt als Funktion der Spannung der Eingangssignale an den entsprechenden Eingangsarischlüssen.9- circuit according to one of the preceding claims, characterized by several of the first-mentioned switching elements, each of the elements having an output electrode connected to it the output connection is connected and each Element has a separate input electrode and control electrodes, and wherein the to the first control electrode connected means is also connected to all control electrodes of the switching elements to the switching elements bias, such that a switch-on takes place as a function of the voltage of the input signals to the corresponding Entrance connections. 10. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch mehrere der zuerst genannten Schaltelemente, die eine nicht umkehrende Schaltfunktion bilden, wobei jedes Element eine Steuerelektrode aufweist, die an das erwähnte Vorspannungsmittel angeschlossen ist, sowie Eingangselektroden zur Aufnahme relativ kleiner Eingangssignale und mit dem Ausgangsanschluß verbundene Ausgangselektroden*10. Circuit according to one of claims 1 to 8, characterized by several of the first-mentioned switching elements that form a non-reversing switching function, each Element has a control electrode which is connected to the aforementioned biasing means, and input electrodes for receiving relatively small input signals and output electrodes connected to the output connection * 11. Schaltung nach einem der -vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente als MOS-Elemente ausgeführt sind.11. Circuit according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the switching elements are designed as MOS elements. - 12 -- 12 - 9 f 7 '¹ I 1 7 ι 29 f 7 ' ¹ I 1 7 ι 2 Leersei reBe empty